FR2952181A1 - DEVICE FOR MEASURING THE ACTIVITY OF A LIQUID IN A COMPLEX MEDIUM AND ASSOCIATED METHOD - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de mesure de l'activité d'un liquide dans un milieu complexe et un procédé associé, le dispositif comprenant une enceinte fermée dans laquelle le milieu complexe est destiné à être disposé et des moyens pour maintenir cette enceinte à une température T constante, caractérisé en ce qu'il comprend : - un moyen (14) pour modifier le volume total de l'enceinte ; - un capteur de pression (22) pour mesurer la pression totale dans l'enceinte ; - un moyen (24) pour calculer l'activité du liquide dans le milieu complexe, à partir de la température T, du volume total de l'enceinte et de la pression totale dans l'enceinte.The invention relates to a device for measuring the activity of a liquid in a complex medium and to an associated method, the device comprising a closed chamber in which the complex medium is intended to be arranged and means for maintaining this chamber at a desired position. constant temperature T, characterized in that it comprises: means (14) for modifying the total volume of the enclosure; a pressure sensor (22) for measuring the total pressure in the chamber; - means (24) for calculating the activity of the liquid in the complex medium, from the temperature T, the total volume of the chamber and the total pressure in the chamber.
Description
DISPOSITIF DE MESURE DE L'ACTIVITE D'UN LIQUIDE DANS UN MILIEU COMPLEXE ET PROCEDE ASSOCIE La présente invention se rapporte au domaine de la mesure de l'activité d'un liquide dans un milieu complexe. Un milieu complexe est un milieu composé d'une combinaison d'au moins une phase solide et d'une phase liquide, et comportant généralement une phase gazeuse, ces phases étant imbriquées l'une dans ~o l'autre de sorte que les éléments de volume les contenant sont séparés par des interfaces entre phases de grande extension. Ces interfaces de grande extension modifient les propriétés thermodynamiques des phases ainsi que des constituants formant ces phases. En fonction de la nature de la phase solide, on peut distinguer 15 les milieux poreux, lesquels comportent une structure solide rigide, les pâtes et gels, lesquels présentent une structure solide déformable, les poudres, lesquelles présentent une structure solide formée d'un assemblage de grains ou encore les produits agroalimentaires dont la phase solide conserve la forme de la structure cellulaire des tissus biologiques dont ils sont issus. 20 La phase liquide est généralement de l'eau, mais on peut également trouver un autre liquide. Lorsque la phase gazeuse est absente du milieu complexe, on parle alors de milieu saturé. Le milieu complexe comprend alors une phase solide et une phase liquide. 25 L'activité d'un liquide est un paramètre représentatif de la liaison physico-chimique de ce liquide avec le milieu complexe considéré, c'est-à-dire de l'interaction entre ce liquide et ce milieu complexe. Plus précisément, elle est définie par le rapport entre la pression partielle de vapeur du liquide dans le milieu complexe considéré et la pression de vapeur 30 saturante du liquide pur à la même température. The present invention relates to the field of measuring the activity of a liquid in a complex medium. BACKGROUND OF THE INVENTION A complex medium is a medium composed of a combination of at least one solid phase and one liquid phase, and generally comprising a gaseous phase, these phases being nested one in each other so that the elements of volume containing them are separated by interfaces between phases of great extension. These large extension interfaces modify the thermodynamic properties of the phases as well as the constituents forming these phases. Depending on the nature of the solid phase, it is possible to distinguish between porous media, which comprise a rigid solid structure, pastes and gels, which have a deformable solid structure, and powders, which have a solid structure formed of an assembly. grains or agri-food products whose solid phase retains the shape of the cell structure of the biological tissues from which they come. The liquid phase is usually water, but another liquid can also be found. When the gas phase is absent from the complex medium, it is called saturated medium. The complex medium then comprises a solid phase and a liquid phase. The activity of a liquid is a parameter representative of the physicochemical bond of this liquid with the complex medium in question, that is to say the interaction between this liquid and this complex medium. More precisely, it is defined by the ratio between the vapor partial pressure of the liquid in the complex medium under consideration and the saturation vapor pressure of the pure liquid at the same temperature.
La présente invention se rapporte notamment au domaine de la mesure de l'activité de l'eau dans un milieu complexe. Un dispositif adapté pour effectuer la mesure de l'activité de l'eau dans un milieu complexe trouve application dans les secteurs d'activité économique où l'eau possède un rôle important, par exemple dans l'agro-alimentaire. En effet, un tel dispositif permet d'assurer la maîtrise de la qualité des produits lors des phases d'élaboration, de conditionnement, de stockage ou de transport de produits alimentaires en s'assurant que l'activité lo de l'eau ne dépasse pas une valeur critique au-delà de laquelle il existe un risque de dégradation des produits par le développement de microorganismes. Par ailleurs, la connaissance de l'activité de l'eau peut permettre de réguler les qualités gustatives ou la texture des produits alimentaires. 15 Il peut également s'agir d'une application dans le domaine des poudres, en particulier dans l'industrie pharmaceutique. Dans ce cas, la mesure de l'activité d'un liquide est représentative de la liaison entre ce liquide et la poudre. Cette donnée est intéressante pour contrôler l'agglomération de la poudre, et par suite, la réalisation de comprimés. 20 Le domaine de la biologie et/ou de la biotechnologie peut être concerné. En biofiltration par exemple, on utilise des microorganismes pour produire des molécules ou pour dépolluer l'air ou des liquides pollués. Ces microorganismes doivent être maintenus dans des conditions optimales en régulant la température et l'activité de l'eau pour une bonne alimentation 25 hydrique. Dans le génie civil, la plupart des matériaux de construction sont poreux (bétons, plâtres, bois). L'activité de l'eau dans ces matériaux gère le transfert de masse, lequel conditionne la dégradation de ces matériaux dans le temps. 30 En agronomie, l'alimentation hydrique des plantes est déterminée par l'activité de l'eau. Au-dessous d'une certaine activité, qui The present invention relates in particular to the field of measuring the activity of water in a complex medium. A device adapted to measure the activity of water in a complex environment is applicable in sectors of economic activity where water has an important role, for example in the food industry. Indeed, such a device makes it possible to ensure the control of the quality of the products during the phases of preparation, packaging, storage or transport of food products by ensuring that the activity lo of the water does not exceed not a critical value beyond which there is a risk of degradation of the products by the development of microorganisms. In addition, knowledge of water activity can help to regulate the taste or texture of food products. It may also be an application in the field of powders, in particular in the pharmaceutical industry. In this case, the measurement of the activity of a liquid is representative of the bond between this liquid and the powder. This data is interesting for controlling the agglomeration of the powder, and consequently the production of tablets. The field of biology and / or biotechnology may be concerned. In biofiltration, for example, microorganisms are used to produce molecules or to clean the air or polluted liquids. These microorganisms must be maintained under optimum conditions by regulating the temperature and activity of the water for a good water supply. In civil engineering, most building materials are porous (concrete, plaster, wood). The activity of water in these materials manages mass transfer, which conditions the degradation of these materials over time. In agronomy, the water supply of the plants is determined by the activity of the water. Below a certain activity, which
dépend de la plante, cette alimentation n'est plus possible. De plus, les réactions chimiques dans la solution du sol qui participent à l'alimentation minérale de la plante, sont fortement dépendantes de l'activité de l'eau. Cette activité est donc un paramètre important pour une bonne gestion des sols. depends on the plant, this diet is no longer possible. In addition, the chemical reactions in the soil solution that contribute to the mineral diet of the plant are highly dependent on water activity. This activity is therefore an important parameter for good soil management.
On peut également citer, de façon non limitative, bien d'autres domaines d'application comme le génie médical, l'archéologie ou la préservation d'oeuvres d'art. On connaît des dispositifs et/ou procédés pour mesurer l'activité d'un liquide dans de tels milieux. io En particulier, un procédé connu et largement répandu pour mesurer l'activité de l'eau est celui des solutions salines saturées (SSS). Ce procédé consiste tout d'abord à déterminer l'isotherme de désorption d'un milieu poreux étudié. L'isotherme de désorption est la courbe représentant l'évolution de la teneur en eau (ordonnée) en fonction de 15 l'évolution de l'activité de l'eau (abscisse). A cet effet, on place un échantillon formant milieu poreux dans une enceinte isotherme, l'échantillon étant suspendu au-dessus de la solution saline saturée du sel choisi (NaCl, KCI, KOH, etc...). L'enceinte est une enceinte fermée permettant de définir un volume interne à cette enceinte. 20 Dans ce volume, l'activité est régulée de façon précise par le sel. La température est régulée par un dispositif externe. A l'équilibre thermodynamique, c'est-à-dire lorsque la masse de l'échantillon n'évolue plus, l'activité de l'eau dans l'échantillon est alors égale à l'activité de l'eau dans la solution saline, et dans la phase gazeuse. 25 En vertu de la loi des gaz parfaits applicable à la vapeur d'eau, cette activité est égale à l'humidité relative de l'air humide dans l'enceinte. La mesure de la pression partielle de vapeur d'eau conduit alors à la connaissance de l'activité de l'eau dans l'échantillon. On mesure alors la teneur en eau dans l'échantillon, afin 30 d'obtenir un couple (teneur en eau, activité de l'eau). There may also be mentioned, without limitation, many other fields of application such as medical engineering, archeology or the preservation of works of art. Devices and / or methods for measuring the activity of a liquid in such media are known. In particular, a known and widely used method for measuring water activity is that of saturated salt solutions (SSS). This method consists first of all in determining the desorption isotherm of a porous medium studied. The desorption isotherm is the curve representing the evolution of the water content (ordinate) as a function of the evolution of the water activity (abscissa). For this purpose, a sample forming a porous medium is placed in an isothermal chamber, the sample being suspended above the saturated saline solution of the chosen salt (NaCl, KCl, KOH, etc.). The enclosure is a closed enclosure for defining an internal volume to this enclosure. In this volume, the activity is precisely regulated by salt. The temperature is regulated by an external device. At thermodynamic equilibrium, that is to say when the mass of the sample no longer evolves, the activity of the water in the sample is then equal to the activity of the water in the solution. saline, and in the gaseous phase. According to the ideal gas law applicable to water vapor, this activity is equal to the relative humidity of moist air in the enclosure. The measurement of the partial pressure of water vapor then leads to the knowledge of the activity of the water in the sample. The water content in the sample is then measured to obtain a couple (water content, water activity).
En répétant les étapes précédentes avec des solutions salines diverses, on est alors en mesure d'établir la courbe complète de l'isotherme de désorption. Le tableau 1 ci-dessous donne les valeurs d'humidités relatives à l'équilibre pour différents sels utilisés ù norme NF X 15- 119. Humidité relative ou activité de l'eau, Sel à l'équilibre (%) C2H3KO2 22.5 CR2Na2O~, 2H20 51.7 K2SO4 96 KOH 7.2 MgCl 33.4 NaCl 75.3 Tableau 1 By repeating the previous steps with various salt solutions, it is then possible to establish the complete curve of the desorption isotherm. Table 1 below gives equilibrium moisture values for various salts used in standard NF X 15-119. Relative Humidity or Water Activity, Equilibrium Salt (%) C2H3KO2 22.5 CR2Na2O ~ , 2H20 51.7 K2SO4 96 KOH 7.2 MgCl 33.4 NaCl 75.3 Table 1
Une fois que l'isotherme de désorption a été déterminée, il io suffit de mesurer la teneur en eau dans l'échantillon pour déduire l'activité de l'eau dans cet échantillon. Un inconvénient de ce procédé est que le temps nécessaire à l'obtention de l'équilibre thermodynamique entre la solution saline saturée et l'échantillon est long, de quelques jours jusqu'à 1 mois lorsque l'activité de is l'eau s'approche de la valeur unité. Un autre inconvénient de ce procédé est qu'il est indirect, dans la mesure où il nécessite la détermination préalable de l'isotherme de désorption pour obtenir l'activité de l'eau dans le milieu poreux. Or, la détermination d'une seule isotherme de désorption ne 20 représente pas, généralement, de façon suffisamment précise le comportement d'un milieu naturel, ce dernier pouvant présenter une forte variabilité. Cette variabilité est par exemple due, dans le domaine agro- Once the desorption isotherm has been determined, it is sufficient to measure the water content in the sample to deduce the activity of the water in that sample. A disadvantage of this method is that the time required to obtain the thermodynamic equilibrium between the saturated saline solution and the sample is long, from a few days to 1 month when the water activity is unit value approach. Another disadvantage of this process is that it is indirect, since it requires the prior determination of the desorption isotherm to obtain the activity of water in the porous medium. However, the determination of a single desorption isotherm does not generally represent, in a sufficiently precise manner, the behavior of a natural medium, the latter possibly having a high degree of variability. This variability is, for example, due in the agro-
alimentaire, aux origines génétiques ou variétales des produits, ou aux procédés de traitement de ces produits. Un autre inconvénient de ce procédé est qu'il est limité à la mesure de l'activité de l'eau. Ce procédé ne peut donc pas concerner des applications pour lesquelles la mesure de l'activité d'un liquide autre que l'eau serait nécessaire. C'est par exemple le cas dans le domaine de l'environnement, pour la dépollution des sols où la mesure de l'activité d'un liquide autre que l'eau pourrait permettre d'évaluer la fixation d'un polluant non aqueux (COV, hydrocarbures, etc...). lo Par ailleurs, certains dispositifs font varier l'humidité relative de l'air dans l'enceinte, dans laquelle l'échantillon dont on cherche à connaître l'activité est placé, et on pèse à chaque fois l'échantillon. Pour faire varier l'humidité relative, un procédé connu consiste par exemple à alimenter l'enceinte avec des vapeurs d'eau différentes. 15 II n'y a donc pas besoin d'insérer une nouvelle solution saline à chaque fois qu'on effectue un point de mesure. De plus, l'équilibre thermodynamique étant obtenu plus rapidement avec ces procédés, la durée nécessaire à l'acquisition de l'isotherme est moins élevée. Toutefois, si ces procédés améliorent la vitesse d'acquisition 20 de l'isotherme de désorption, ils restent cependant indirects et limités à la mesure de l'activité de l'eau. Par ailleurs, ils nécessitent une régulation de l'humidité relative dans l'enceinte isotherme qui peut s'avérer délicate, et généralement moins précise qu'avec le procédé des solutions salines saturées. 25 Pour effectuer une régulation d'une précision comparable au procédé des solutions salines saturées, il peut être envisagé d'utiliser des dispositifs comprenant des capteurs dits « à point de rosée ». Ces capteurs sont cependant difficiles à mettre en oeuvre. Un autre procédé de mesure de l'activité de l'eau consiste à 30 effectuer des paliers de température dans une enceinte fermée contenant l'échantillon. La pression totale de la phase gazeuse ainsi que l'humidité the genetic or varietal origins of the products, or the processes for the treatment of these products. Another disadvantage of this process is that it is limited to the measurement of water activity. This method can not therefore concern applications for which the measurement of the activity of a liquid other than water would be necessary. This is the case, for example, in the field of the environment, for soil remediation where the measurement of the activity of a liquid other than water could make it possible to evaluate the fixation of a non-aqueous pollutant ( VOCs, hydrocarbons, etc ...). In addition, some devices vary the relative humidity of the air in the chamber, in which the sample whose activity is sought to be known is placed, and the sample is weighed each time. To vary the relative humidity, a known method is for example to supply the chamber with different water vapor. There is therefore no need to insert a new saline solution each time a measuring point is made. In addition, the thermodynamic equilibrium being obtained more rapidly with these methods, the time required for the acquisition of the isotherm is lower. However, while these methods improve the acquisition rate of the desorption isotherm, they nevertheless remain indirect and limited to the measurement of water activity. Moreover, they require a regulation of the relative humidity in the isothermal enclosure which can be delicate, and generally less precise than with the saturated salt solution process. In order to perform a control of a precision comparable to the saturated salt solution process, it may be envisaged to use devices comprising so-called "dew-point" sensors. These sensors are however difficult to implement. Another method of measuring the activity of water is to perform temperature steps in a closed chamber containing the sample. The total pressure of the gas phase as well as the humidity
relative de l'air sont mesurées pour chaque palier, une fois l'équilibre thermodynamique atteint. Là encore, une difficulté de ce type de procédé provient de la mesure de l'humidité relative, et des limites du capteur utilisé à cet effet. relative air are measured for each plateau, once thermodynamic equilibrium is reached. Again, a difficulty of this type of process comes from the measurement of the relative humidity, and the limits of the sensor used for this purpose.
En outre, le procédé de mesure de la teneur en eau employé (loi de Kelvin) restreint le domaine d'application du procédé. Si le procédé est applicable pour des milieux poreux dans lequel le liquide est susceptible de se déplacer par capillarité, il n'est pas utilisable pour des milieux poreux plus fins, tels que des sols argileux, ou pour des milieux pour lesquels l'interface ~o liquide/gaz n'existe pas, tels que des produits agroalimentaires ou des tissus biologiques. Un objectif de l'invention est de proposer un dispositif de mesure de l'activité d'un liquide, non limité à l'eau, dans un milieu complexe et permettant d'obtenir cette activité directement, c'est-à-dire sans avoir besoin is de déterminer au préalable l'isotherme de désorption de ce milieu. Pour atteindre cet objectif, l'invention propose un dispositif de mesure de l'activité d'un liquide dans un milieu complexe, comprenant une enceinte fermée dans laquelle le milieu complexe est destiné à être disposé et des moyens pour maintenir cette enceinte à une température T constante, 20 caractérisé en ce qu'il comprend : - un moyen pour modifier le volume total de l'enceinte ; - un capteur de pression pour mesurer la pression totale dans l'enceinte ; - un moyen pour calculer l'activité du liquide dans le milieu 25 complexe, à partir de la température T, du volume total de l'enceinte et de la pression totale dans l'enceinte. Le dispositif pourra prévoir d'autres caractéristiques techniques, prises seules ou en combinaison : un moyen pour modifier le volume total de l'enceinte est un piston 30 susceptible de se déplacer pour modifier ce volume, une face dudit piston formant une paroi de l'enceinte ; l'enceinte est formée par un cylindre fermé à l'une de ses extrémités par un porte-échantillon et, à l'autre de ses extrémités, par ladite face du piston ; le cylindre est monté sur des tiges, elles-mêmes montées sur un socle 5 du dispositif ; le porte-échantillon est monté sur une embase, elle-même montée sur le socle ; il comprend des moyens pour déplacer le piston dans le cylindre, par exemple du type vis/écrou ; io il comprend un tambour gradué pour repérer la position du piston dans le tube cylindrique ; il comprend un godet disposé à l'intérieur du porte-échantillon. Pour atteindre cet objectif, l'invention propose également un procédé de mesure de l'activité d'un liquide dans un milieu complexe, 15 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant, après avoir placé le milieu complexe dans une enceinte fermée, isotherme de température T, à : (a) effectuer un incrément élémentaire Ave de volume de l'enceinte ; (b) après atteinte de l'équilibre thermodynamique entre le milieu complexe et l'enceinte, conserver la pression totale p; mesurée dans 20 l'enceinte; (c) déterminer une relation (R1) entre la pression totale p;, la pression partielle de vapeur de liquide à l'équilibre päeq et la pression partielle du gaz parfait ne se dissolvant pas, par exemple l'air, cette dernière étant exprimée à l'aide de la loi des gaz parfaits, de sorte que la 25 relation (R1) s'écrit : Pi = Pvey a RT (R1) ou : In addition, the method of measuring the water content employed (Kelvin's law) restricts the scope of the process. If the method is applicable for porous media in which the liquid is capable of moving by capillarity, it is not usable for thinner porous media, such as clay soils, or for media for which the interface ~ o liquid / gas does not exist, such as agri-food products or biological tissues. An object of the invention is to propose a device for measuring the activity of a liquid, not limited to water, in a complex medium and making it possible to obtain this activity directly, that is to say without it is necessary to first determine the desorption isotherm of this medium. To achieve this objective, the invention proposes a device for measuring the activity of a liquid in a complex medium, comprising a closed chamber in which the complex medium is intended to be disposed and means for maintaining the chamber at a temperature T constant, characterized in that it comprises: - means for modifying the total volume of the enclosure; a pressure sensor for measuring the total pressure in the chamber; means for calculating the activity of the liquid in the complex medium, from the temperature T, the total volume of the chamber and the total pressure in the chamber. The device may provide other technical characteristics, taken alone or in combination: a means for modifying the total volume of the enclosure is a piston 30 capable of moving to modify this volume, a face of said piston forming a wall of the pregnant; the enclosure is formed by a cylinder closed at one of its ends by a sample holder and at the other end thereof by said piston face; the cylinder is mounted on rods, themselves mounted on a base 5 of the device; the sample holder is mounted on a base, itself mounted on the base; it comprises means for moving the piston in the cylinder, for example of the screw / nut type; it comprises a graduated drum for locating the position of the piston in the cylindrical tube; it comprises a bucket disposed inside the sample holder. To achieve this object, the invention also provides a method for measuring the activity of a liquid in a complex medium, characterized in that it comprises the steps of, after placing the complex medium in a closed chamber, isothermal temperature T, to: (a) perform an elementary increment Ave volume of the enclosure; (b) after reaching the thermodynamic equilibrium between the complex medium and the chamber, keeping the total pressure p; measured in the enclosure; (c) determining a relationship (R1) between the total pressure p, the equilibrium liquid vapor partial pressure päeq and the partial pressure of the perfect gas not dissolving, for example air, the latter being expressed using the law of perfect gases, so that the relation (R1) can be written: Pi = Pvey a RT (R1) or:
R est la constante des gaz parfaits ; 30 na est le nombre de moles du gaz parfait ne se dissolvant pas ; 8 v; est le volume total de l'enceinte, défini par la relation : R is the constant of perfect gases; 30 na is the number of moles of the perfect gas not dissolving; 8 v; is the total volume of the speaker, defined by the relation:
v, = vo + E Av./ avec vo le volume initial de l'enceinte (d) répéter les étapes (a) à (c) n fois, avec n>_1 si le volume initial de v, = vo + E Av./ with vo the initial volume of the speaker (d) repeat steps (a) to (c) n times, with n> _1 if the initial volume of
l'enceinte est connu ou n>_2 dans le cas contraire, pour en déduire la 5 valeur de la pression partielle de vapeur d'équilibre pveq ; et the enclosure is known or n> _2 in the opposite case, to deduce therefrom the value of the equilibrium vapor partial pressure pveq; and
(e) calculer l'activité de l'eau aW dans le milieu complexe par la relation (e) calculate the activity of the water aW in the complex medium by the relation
(R2) suivante : aw = P°`y (R2) p (T) (R2) w = P ° y (R2) p (T)
où : pvs(T) est la pression de vapeur saturante du liquide pur à la température T. where: pvs (T) is the saturation vapor pressure of the pure liquid at temperature T.
io Le procédé de mesure de l'activité du liquide dans le milieu complexe pourra prévoir une étape (d) consistant à répéter les étapes (a) à (c) au moins 5 fois. The method of measuring the activity of the liquid in the complex medium may provide a step (d) of repeating steps (a) to (c) at least 5 times.
D'autres caractéristiques, objectifs et avantages de l'invention seront énoncés dans la description détaillée ci-après faite en référence aux 15 figures annexées, sur lesquelles : Other characteristics, objectives and advantages of the invention will be set forth in the following detailed description with reference to the appended figures, in which:
- la figure 1, qui comprend les figures 1(a) et 1(b), représente un dispositif conforme à l'invention en vue de coupe longitudinale, la figure 1(a) concernant plus précisément le dispositif comportant un porte-échantillon adapté pour recevoir un échantillon au sein duquel l'activité FIG. 1, which comprises FIGS. 1 (a) and 1 (b), shows a device according to the invention for longitudinal section, FIG. 1 (a) more specifically relating to the device comprising a suitable sample holder. to receive a sample in which the activity
20 d'un liquide doit être déterminée, la figure 1(b) représentant quant à elle une variante de réalisation pour laquelle il est prévu un godet disposé dans le porte-échantillon ; 20 of a liquid must be determined, Figure 1 (b) representing an alternative embodiment for which there is provided a bucket disposed in the sample holder;
- la figure 2 représente les mesures de l'activité de l'eau de l'échantillon obtenues, d'une part, par le dispositif de la figure 1 et d'autre FIG. 2 represents the measurements of the activity of the water of the sample obtained, on the one hand, by the device of FIG. 1 and on the other
25 part, par le procédé de référence des solutions salines saturées, dont les données sont issues de la littérature (tableau 1) ; 25, by the reference method saturated salt solutions, whose data are from the literature (Table 1);
- la figure 3 représente l'évolution de la teneur en eau w d'un échantillon en fonction de l'activité de l'eau aW de cet échantillon d'une part, avec le procédé mis en oeuvre avec le dispositif de la figure 1 et FIG. 3 represents the evolution of the water content w of a sample as a function of the water activity aW of this sample, on the one hand, with the process carried out with the device of FIG. and
d'autre part, avec le procédé de référence des solutions salines saturées. Présentation du dispositif selon l'invention Le dispositif expérimental 1 représenté sur la figure 1(a) comprend un porte-échantillon 10 dans lequel un échantillon 2 comporte un liquide dont on cherche à déterminer l'activité. Le porte-échantillon 10 est lui-même placé sur une embase io 11, cette dernière étant montée sur un socle 12 du dispositif présentant un diamètre plus important que celui de l'embase 11. Au-dessus du porte-échantillon 10, il est prévu un tube de forme cylindrique 13 à l'intérieur duquel un piston 14 peut se déplacer. Le cylindre 13 comporte une collerette 131 au niveau de son 15 extrémité supérieure. Des tiges 15, 16 maintiennent le cylindre 13 en position par cette collerette 131. A cet effet, les tiges 15, 16 sont également montées sur le socle 12 du dispositif 1 et assurent le positionnement axial du cylindre 13. L'étanchéité entre le porte-échantillon 10, le cylindre 13 et 20 l'embase 11 est assurée par des joints toriques (non représentés). Le déplacement du piston 14 à l'intérieur du cylindre 13 est assuré par un système de type vis-écrou 17 dont la vis 171 met en oeuvre une tige filetée 172. Le guidage de la tige filetée 172 est assuré par un guide 19. 25 Le guide 19 est monté sur la collerette 131 du cylindre 13, par l'intermédiaire de tiges 20, 21. Le guide 19 est ainsi maintenu en position par rapport au cylindre 13 et par suite, par rapport au socle 12 et à l'embase 11. Un tambour gradué 18 permet de repérer la position du piston 14 dans le cylindre 13. 30 Un capteur de pression 22 est monté sur l'embase 11, et relié à l'enceinte par l'intermédiaire d'un canal fluidique 23. L'enceinte est formée par le cylindre 13, le piston 14, dont une face 141 fermant une première 2952181 lo on the other hand, with the reference method saturated salt solutions. Presentation of the device according to the invention The experimental device 1 represented in FIG. 1 (a) comprises a sample holder 10 in which a sample 2 comprises a liquid whose activity is to be determined. The sample holder 10 is itself placed on a base 11, the latter being mounted on a base 12 of the device having a greater diameter than that of the base 11. Above the sample holder 10, it is provided a cylindrical tube 13 within which a piston 14 can move. The cylinder 13 has a flange 131 at its upper end. Stems 15, 16 hold the cylinder 13 in position by this flange 131. For this purpose, the rods 15, 16 are also mounted on the base 12 of the device 1 and ensure the axial positioning of the cylinder 13. The seal between the door 10, the cylinder 13 and the base 11 is provided by O-rings (not shown). The displacement of the piston 14 inside the cylinder 13 is provided by a screw-nut type system 17 whose screw 171 implements a threaded rod 172. The guide of the threaded rod 172 is provided by a guide 19. 25 The guide 19 is mounted on the flange 131 of the cylinder 13, via rods 20, 21. The guide 19 is thus held in position relative to the cylinder 13 and consequently, relative to the base 12 and the base 11. A graduated drum 18 makes it possible to locate the position of the piston 14 in the cylinder 13. A pressure sensor 22 is mounted on the base 11, and connected to the enclosure via a fluidic channel 23. The enclosure is formed by the cylinder 13, the piston 14, a face 141 closing a first 2952181 lo
extrémité de l'enceinte et, le porte-échantillon 10 fermant l'autre extrémité de l'enceinte. L'enceinte est donc une enceinte fermée permettant de définir un volume interne. Le capteur de pression 22 permet de mesurer la pression au sein de l'enceinte, 5 Le dispositif 1 comprend également des moyens (non représentés) pour maintenir une température constante dans l'enceinte. Le tableau 2 ci-dessous fournit un exemple des caractéristiques pouvant être retenues pour le dispositif 1. Le dispositif 1 étant un dispositif expérimental, ces dimensions sont fournies à titre indicatif et ne préjugent pas de dimensions susceptibles d'être employées pour un dispositif commercial. Diamètre du piston 14 44,5mm Course maximale du piston 14 120mm Course du piston 14 pour un tour de vis 172 1,75mm Variation du volume de l'enceinte pour un tour de vis 2,722cm3 Volume du porte-échantillon 10 12,07cm3 Précision du capteur de pression 22 40Pa Tableau 2 Il est possible de disposer un godet 110 dans le porte-échantillon 10, comme représenté sur la figure 1(b). Ce godet 110 peut ainsi permettre de contenir des produits divers, tels que des poudres, pâtes ou gels. Dans ce cas, le canal fluidique 23 traverse le godet 110 sur toute sa hauteur pour que la pression dans l'enceinte soit transmise au capteur de pression 22. end of the enclosure and the sample holder 10 closing the other end of the enclosure. The enclosure is therefore a closed enclosure for defining an internal volume. The pressure sensor 22 makes it possible to measure the pressure within the enclosure. The device 1 also comprises means (not shown) for maintaining a constant temperature in the enclosure. Table 2 below provides an example of the characteristics that can be retained for the device 1. Since the device 1 is an experimental device, these dimensions are provided for information only and do not prejudge dimensions that can be used for a commercial device. Piston diameter 14 44,5mm Maximum piston stroke 14 120mm Piston stroke 14 for a turn of screw 172 1,75mm Variation of the volume of the enclosure for a turn of screw 2,722cm3 Volume of the sample holder 10 12,07cc Precision 22 40Pa pressure sensor Table 2 It is possible to have a bucket 110 in the sample holder 10, as shown in Figure 1 (b). This bucket 110 can thus contain various products, such as powders, pastes or gels. In this case, the fluidic channel 23 passes through the bucket 110 over its entire height so that the pressure in the chamber is transmitted to the pressure sensor 22.
Présentation du procédé mis en oeuvre avec le dispositif selon l'invention Avec le dispositif décrit précédemment, on place ainsi un échantillon 2 formant milieu complexe dans l'enceinte isotherme (température T) du dispositif. Le volume de l'enceinte (volume interne) peut varier avec le Presentation of the process implemented with the device according to the invention With the device described above, a sample 2 forming a complex medium is thus placed in the isothermal chamber (temperature T) of the device. The volume of the speaker (internal volume) may vary with
déplacement du piston 14. A un état initial du piston 14 dans le cylindre 13, on peut associer un volume initial correspondant vo de l'enceinte. Le volume initial vo inclut le volume de l'enceinte et les volumes des pores du milieu complexe non occupées par un liquide, mais par un gaz. Généralement, la valeur du volume initial vo n'est pas connue dans la mesure où l'on ne connaît pas le volume de l'échantillon 2 qui n'est pas occupé par le liquide, mais par un gaz. A partir de ces conditions, le procédé de mesure de l'activité du liquide dans l'échantillon 2 est le suivant. displacement of the piston 14. At an initial state of the piston 14 in the cylinder 13, it is possible to associate an initial volume corresponding vo of the chamber. The initial volume vo includes the volume of the enclosure and the pore volumes of the complex medium not occupied by a liquid, but by a gas. Generally, the value of the initial volume vo is not known insofar as the volume of the sample 2 which is not occupied by the liquid but by a gas is not known. From these conditions, the method of measuring the activity of the liquid in sample 2 is as follows.
On effectue un incrément élémentaire wi de volume de l'enceinte en déplaçant le piston 14. Cet incrément de volume est déterminé à partir de la lecture du tambour gradué, lequel fournit le nombre de tour de vis, et de la conversion à effectuer entre le nombre de tours de vis et la variation de volume. Dans le cadre des essais présentés ici, chaque incrément Lvi 1s correspond à deux tours de vis, ce qui correspond à Ave = 5 cm3 environ (cf. Tableau 2). Il faut par ailleurs noter que cet incrément peut être ajusté à l'échantillon étudié, sa valeur pouvant être augmentée ou réduite en fonction de la quantité de liquide présente dans l'échantillon afin de ne pas produire de variations notables de la teneur en liquide dans l'échantillon. 20 L'enceinte est remplie d'un gaz constitué par un gaz parfait ne se dissolvant pas, par exemple de l'air, et de la vapeur de liquide en équilibre avec l'eau liquide comprise dans l'échantillon 2. La pression totale dans l'enceinte, laquelle est la pression totale de la phase gazeuse, correspond à la somme de la pression partielle de l'air et de la pression partielle de la vapeur 25 de liquide. Après avoir atteint l'équilibre thermodynamique entre la phase vapeur du liquide contenu dans l'échantillon et sa phase liquide, on conserve alors la mesure de la pression totale dans l'enceinte, notée p; p our un incrément i, avec le capteur de pression 22. 30 L'équilibre thermodynamique est atteint lorsque la pression totale visualisée en continu sur un écran de visualisation (non représenté) An elementary increment wi of volume of the chamber is made by moving the piston 14. This increment of volume is determined from the reading of the graduated drum, which provides the number of turn of the screw, and the conversion to be made between the number of turns of screw and the variation of volume. In the context of the tests presented here, each increment Lvi 1s corresponds to two turns of screw, which corresponds to Ave = about 5 cm3 (see Table 2). It should also be noted that this increment can be adjusted to the sample studied, its value can be increased or reduced depending on the amount of liquid present in the sample so as not to produce significant variations in the liquid content in the sample. the sample. The chamber is filled with a gas consisting of a perfect gas not dissolving, for example air, and liquid vapor in equilibrium with the liquid water included in the sample 2. The total pressure in the chamber, which is the total pressure of the gas phase, corresponds to the sum of the partial pressure of the air and the partial pressure of the liquid vapor. After having reached the thermodynamic equilibrium between the vapor phase of the liquid contained in the sample and its liquid phase, the measurement of the total pressure in the enclosure, noted p, is then retained; for an increment i, with the pressure sensor 22. The thermodynamic equilibrium is reached when the total pressure displayed continuously on a display screen (not shown)
12 n'évolue plus. De préférence, on met en oeuvre un critère sur la variation relative de pression entre deux mesures successives, variation en dessous de laquelle l'équilibre thermodynamique est considéré comme atteint. Par exemple, on peut admettre que l'équilibre thermodynamique est atteint lorsque la variation de pression entre deux mesures successives est de l'ordre de la précision du capteur de pression 22, soit 100Pa avec le dispositif expérimental utilisé. 12 does not evolve anymore. Preferably, a criterion is applied on the relative pressure variation between two successive measurements, a variation below which the thermodynamic equilibrium is considered to have been reached. For example, it can be assumed that the thermodynamic equilibrium is reached when the pressure variation between two successive measurements is of the order of the accuracy of the pressure sensor 22, ie 100 Pa with the experimental device used.
En appliquant la loi des gaz parfaits à l'air compris dans l'enceinte, la pression totale dans l'enceinte p; s'écrit alors : RT (R1) P; = Pvey + nQ v; où : By applying the ideal gas law to the air included in the chamber, the total pressure in the enclosure p; then write: RT (R1) P; = Pvey + nQ v; or :
pveq est la pression partielle de vapeur de liquide à l'équilibre (Pa) ; pveq is the partial pressure of liquid vapor at equilibrium (Pa);
na est le nombre de moles du gaz parfait ne se dissolvant pas, par exemple de l'air, compris dans l'enceinte (mol) ; na is the number of moles of the perfect gas not dissolving, for example air, included in the enclosure (mol);
R est la constante des gaz parfaits (J.mol"'.K-') ; T est la température absolue dans l'enceinte (K) ; et v; est le volume total de l'enceinte (m). Le volume total v; de l'enceinte est défini par la relation : v, = vo + E Av1 où j l=1 est l'indice du nombre d'incréments de volume effectués. R is the constant of the perfect gases (J.mol "K -"), T is the absolute temperature in the enclosure (K), and v is the total volume of the enclosure (m). v; of the enclosure is defined by the relation: v, = vo + E Av1 where jl = 1 is the index of the number of volume increments made.
Dans la relation (R1), les valeurs de la pression totale p; et de la température T de l'enceinte sont connues, tout comme la valeur de l'incrément de volume de l'enceinte wi. In the relation (R1), the values of the total pressure p; and the temperature T of the enclosure are known, as is the value of the volume increment of the enclosure wi.
En revanche, les valeurs de la pression partielle de vapeur de liquide à l'équilibre Pveq et du nombre de moles, dans l'enceinte, de gaz parfait ne se dissolvant pas ne sont pas connues. Dans les essais présentés ici, la nature de l'échantillon ne permet pas de connaître directement ce volume initial vo, lequel forme donc une inconnue supplémentaire. On the other hand, the values of the equilibrium liquid vapor partial pressure Pveq and the number of moles in the enclosure of perfect gas that does not dissolve are not known. In the tests presented here, the nature of the sample does not allow to know directly this initial volume vo, which thus forms an additional unknown.
Pour cette raison, il est nécessaire d'effectuer les étapes qui précèdent un nombre n de fois tel que n>_2. Ceci permet d'obtenir trois relations à partir de la relation R1, et d'en déduire ces trois inconnues. De préférence, et pour accroître la précision du procédé, on pourra réaliser plus d'incréments de volume, par exemple entre 6 et 8. La pression partielle de vapeur de liquide à l'équilibre päeq ne dépend que de la teneur w en eau de l'échantillon 2. On peut de plus considérer que la teneur en eau w de l'échantillon 2 varie peu pendant toute la mesure. For this reason, it is necessary to perform the steps that precede a number n of times such that n> _2. This allows to obtain three relations from the relation R1, and to deduce these three unknowns. Preferably, and to increase the accuracy of the process, it will be possible to achieve more volume increments, for example between 6 and 8. The partial pressure of liquid vapor at equilibrium päeq depends only on the water content w of sample 2. It can be further considered that the water content w of sample 2 varies little throughout the measurement.
Cette hypothèse est justifiée par la différence de masses volumiques entre l'eau sous forme liquide et sous forme vapeur. Par exemple, à 30°C, la masse volumique de la vapeur d'eau saturante est de 0,035kg/m3. Ainsi, pour une enceinte dont le volume est d'environ 30cm3, la quantité de vapeur d'eau évaporée est d'environ 10-3g, soit de l'ordre de l'incertitude des balances de précision employées pour effectuer la mesure de la teneur en eau du milieu complexe. Ainsi, si on effectue 6 incréments de volume, chaque incrément de volume peut faire environ 5cm3, sans modifier la teneur en eau de l'échantillon. Par ailleurs, cette hypothèse est également vérifiée dans la 20 suite de la description, par comparaison des résultats fournis par le dispositif selon l'invention à une référence. Dès lors, la pression partielle de vapeur de liquide à l'équilibre pvi peut être considérée comme une pression partielle de vapeur de liquide à l'équilibre Pveq pour la teneur en liquide w considérée. Elle est identique 25 pendant toute la mesure de l'activité de liquide dans l'échantillon 2. On obtient ainsi une valeur précise de la pression partielle de vapeur de liquide à l'équilibre pveq, pour la teneur en liquide w considérée. L'activité de l'eau aW dans l'échantillon 2 se déduit alors de la relation suivante ` HR= Pvey =a Pvs(T) 30 (R2) où: HR est l'humidité relative d'équilibre du gaz parfait ne se dissolvant pas, par exemple de l'air, dans l'enceinte; et PvS(T) la pression de vapeur saturante du liquide pur à la température T de 5 l'enceinte. En effet, à l'équilibre thermodynamique, l'activité de l'eau aW dans l'échantillon 2 correspond à l'humidité relative HR d'équilibre de l'air dans l'enceinte. Les calculs effectués lors de la mise en oeuvre du procédé 10 sont mis en oeuvre par un moyen de calcul 24, tel qu'un ordinateur. Celui-ci permet, connaissant la température T de l'enceinte, l'incrément élémentaire de volume de l'enceinte Avi et la pression totale p; fournie par le capteur de pression 22, de calculer la pression d'équilibre Pveq, puis l'activité du liquide aW dans l'échantillon 2. 15 Par exemple, si on effectue 6 incréments de volume, le système d'équations obtenu est résolu par la méthode des moindres carrés, le calcul étant arrêté lorsque les 6 équations du système sont satisfaites à 10-4 près. Ceci conduit à une très grande précision sur la détermination de vo, pveq et na. Lorsque le moyen de calcul 24 est un ordinateur et dans le cadre du mode de réalisation représenté sur la figure 1, la température T de l'enceinte et l'incrément de volume de l'enceinte tvi peuvent être introduits par l'opérateur directement dans l'ordinateur 24, la pression totale de l'enceinte étant quant à elle reçue directement par l'ordinateur 24. Bien entendu, on pourrait prévoir un dispositif plus perfectionné dans lequel l'opérateur n'aurait pas à intervenir. This hypothesis is justified by the difference in densities between water in liquid form and in vapor form. For example, at 30 ° C, the density of the saturated steam is 0.035kg / m3. Thus, for an enclosure with a volume of about 30 cm 3, the amount of evaporated water vapor is about 10-3 g, ie of the order of the uncertainty of the precision balances used to perform the measurement of the water content of the complex medium. Thus, if one makes 6 volume increments, each increment of volume can be about 5cm3, without modifying the water content of the sample. Furthermore, this hypothesis is also verified in the following description, by comparison of the results provided by the device according to the invention to a reference. Therefore, the equilibrium liquid vapor partial pressure pvi can be considered as a partial equilibrium liquid vapor pressure Pveq for the liquid content w considered. It is identical throughout the measurement of the liquid activity in the sample 2. This gives a precise value of the equilibrium liquid vapor partial pressure pveq, for the liquid content w considered. The activity of the water aW in the sample 2 is then deduced from the following relation `HR = Pvey = a Pvs (T) 30 (R2) where: HR is the equilibrium relative humidity of the perfect gas dissolving not, for example air, in the enclosure; and PvS (T) the saturation vapor pressure of the pure liquid at the temperature T of the enclosure. Indeed, at the thermodynamic equilibrium, the water activity aW in the sample 2 corresponds to the relative humidity RH equilibrium of the air in the enclosure. The calculations made during the implementation of the method 10 are implemented by a calculation means 24, such as a computer. This allows, knowing the temperature T of the chamber, the elementary increment of volume of the speaker Avi and the total pressure p; provided by the pressure sensor 22, calculating the equilibrium pressure Pveq, then the activity of the liquid aW in the sample 2. For example, if one carries out 6 volume increments, the system of equations obtained is solved. by the least squares method, the calculation being stopped when the 6 equations of the system are satisfied to within 10-4. This leads to a very high precision on the determination of vo, pveq and na. When the calculation means 24 is a computer and in the context of the embodiment shown in FIG. 1, the temperature T of the enclosure and the volume increment of the enclosure tvi may be introduced by the operator directly into the the computer 24, the total pressure of the speaker being received directly by the computer 24. Of course, there could be a more sophisticated device in which the operator would not have to intervene.
Présentation des essais réalisés Presentation of the realized tests
30 fier essai Pour valider la précision des mesures de l'activité de l'eau a, dans l'échantillon 2, le Demandeur a réalisé des essais comparatifs par 20 25 In order to validate the accuracy of the measurements of the water activity a, in the sample 2, the Applicant has carried out comparative tests by 20 25
rapport au procédé de référence des solutions salines saturées (norme NF X 15-119). Les résultats sont présentés sur la figure 2, où l'activité de l'eau aW dans l'échantillon 2 obtenue par la méthode des sels saturés est représentée en abscisse et l'activité de l'eau aW dans l'échantillon 2 obtenue par le procédé selon l'invention est représenté en ordonnée. On constate une très bonne concordance dans les résultats obtenus par les deux procédés. 2ème essai Le Demandeur a déterminé l'isotherme de désorption d'un sol limoneux argileux (SLA) avec le dispositif selon l'invention, et l'a comparé à l'isotherme établie par le procédé de référence des solutions salines saturées (SSS). compared to the reference method of saturated saline solutions (standard NF X 15-119). The results are shown in Figure 2, where the water activity aW in the sample 2 obtained by the saturated salt method is represented as abscissa and the water activity aW in the sample 2 obtained by the process according to the invention is represented on the ordinate. There is a very good agreement in the results obtained by the two processes. 2nd Test The Applicant has determined the desorption isotherm of a clayey silty soil (SLA) with the device according to the invention, and compared it to the isotherm established by the reference method of saturated saline solutions (SSS). .
Le procédé mis en oeuvre avec le dispositif selon l'invention est donc celui décrit précédemment, en répétant cependant plusieurs fois les étapes décrites avec des échantillons comprenant différentes teneurs en eau, et ce afin d'obtenir une courbe complète de l'isotherme de sorption/désorption. En réalité, l'échantillon 2 n'a donc subi ni sorption ni désorption, chaque échantillon ayant été préparé avec une teneur en eau w donnée, la teneur étant différente d'un échantillon à l'autre. Au contraire, avec le procédé de référence des solutions salines saturées, on a représenté un essai effectué avec une désorption d'un tel échantillon. The method used with the device according to the invention is therefore the one described above, however repeating several times the steps described with samples comprising different water contents, in order to obtain a complete curve of the sorption isotherm. / desorption. In fact, therefore, sample 2 did not undergo either sorption or desorption, each sample having been prepared with a given water content w, the content being different from one sample to another. On the contrary, with the reference method saturated salt solutions, there is shown a test carried out with a desorption of such a sample.
Pour le reste, les conditions de mise en oeuvre des deux procédés sont les mêmes (température de l'enceinte, nature de l'échantillon considéré, etc...). Les résultats obtenus sont représentés sur la figure 3. Les résultats obtenus par les deux procédés sont très proches. La légère différence constatée entre l'évolution des deux courbes s'explique par le fait que les échantillons n'ont subi aucune sorption/désorption avec le procédé selon l'invention. Or, il est connu de For the remainder, the conditions of implementation of the two processes are the same (temperature of the enclosure, nature of the sample considered, etc ...). The results obtained are shown in FIG. 3. The results obtained by the two methods are very close. The slight difference observed between the evolution of the two curves is explained by the fact that the samples have not undergone any sorption / desorption with the method according to the invention. However, it is known
l'homme du métier qu'il existe une hystérésis selon qu'on effectue une sorption ou une désorption d'un échantillon. Bien que la courbe de sorption susceptible d'être obtenue avec le procédé des solutions salines saturées ne soit pas représentée sur la figure 3, il serait aisé à l'homme du métier de constater que la courbe obtenue avec le procédé selon l'invention se situe entre la courbe de désorption et la courbe de sorption obtenues avec le procédé des solutions salines saturées. Le procédé selon l'invention est donc précis et peut être comparé, sur ce point, au procédé de référence des solutions salines saturées. Par ailleurs, outre le fait qu'il ne nécessite aucun consommable, le procédé selon l'invention présente plusieurs avantages. En effet, il est beaucoup plus rapide que le procédé des solutions salines saturées. L'équilibre thermodynamique est obtenu en 1s quelques heures, quelle que soit la valeur de l'activité de l'eau dans le milieu poreux considéré. Pour rappel, le temps nécessaire à obtenir cet équilibre thermodynamique avec le procédé des solutions salines saturées est de plusieurs jours, et peut atteindre quasiment un mois pour une activité de l'eau tendant vers l'unité. 20 Cet avantage est tout particulièrement appréciable dans des applications biologiques, pour lesquelles le milieu poreux considéré peut se dégrader rapidement. Par ailleurs, le procédé selon l'invention est direct, en ce sens où il ne nécessite pas la détermination préalable de l'isotherme de désorption, 25 la détermination de la pression partielle d'équilibre Pveq déduite des mesures effectuées par l'intermédiaire de la relation (R1) permettant de calculer l'activité de l'eau aW, par l'intermédiaire de la relation (R2). De plus, le dispositif employé pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention est particulièrement simple dans sa construction 30 mécanique et sa régulation. II ne nécessite en outre qu'un capteur de pression et, éventuellement, de température. those skilled in the art that there is a hysteresis according to whether sorption or desorption of a sample is carried out. Although the sorption curve that can be obtained with the saturated salt solution process is not shown in FIG. 3, it would be easy for one skilled in the art to observe that the curve obtained with the process according to the invention is located between the desorption curve and the sorption curve obtained with the saturated salt solution process. The process according to the invention is therefore accurate and can be compared, on this point, with the reference method of saturated saline solutions. Moreover, besides the fact that it does not require any consumables, the method according to the invention has several advantages. Indeed, it is much faster than the saturated salt solution process. The thermodynamic equilibrium is obtained in a few hours, whatever the value of the activity of the water in the porous medium under consideration. As a reminder, the time required to achieve this thermodynamic equilibrium with the saturated salt solution process is several days, and can reach almost one month for a water activity tending toward unity. This advantage is particularly appreciable in biological applications, for which the porous medium under consideration can degrade rapidly. Moreover, the method according to the invention is direct, in that it does not require the prior determination of the desorption isotherm, the determination of the equilibrium partial pressure Pveq deduced from the measurements carried out through the relation (R1) for calculating the activity of the water aW, via the relation (R2). In addition, the device used to implement the method according to the invention is particularly simple in its mechanical construction and its regulation. It also requires only a pressure sensor and possibly a temperature sensor.
Le procédé selon l'invention ne met pas en oeuvre de régulation de l'humidité de l'air dans l'enceinte, ni même de mesure de cette humidité relative, mais se base sur la mesure de la pression partielle d'équilibre Pveq pour la teneur en eau w considérée, l'activité du liquide a, étant quant à elle déduite par l'intermédiaire de la relation R2. Par suite, il est possible de déterminer l'activité de liquides autres que l'eau. En effet, la pression partielle d'équilibre d'autres liquides dans l'enceinte peut être mesurée avec le dispositif selon l'invention. Une application envisageable est celle de la pollution des sols, par exemple par des composés organiques volatils (COV). Plus généralement, le dispositif selon l'invention peut mesurer l'activité d'un liquide non seulement dans des milieux poreux, mais également dans des milieux tels que des poudres, pâtes ou gels. Dans le cas où le milieu complexe est un milieu saturé, le 1s volume initial vo est limité au seul volume de l'enceinte et peut être connu en effectuant une mesure par un moyen prévu à cet effet (non représenté). Dès lors, l'équation RI ne comporte plus que deux inconnues que sont la pression partielle de vapeur de liquide à l'équilibre pveq et le nombre de mole na de gaz parfait ne se dissolvant pas, contenu dans l'enceinte. Le volume initial de 20 l'enceinte vo étant connu, l'étape (d) du procédé consiste alors à répéter n fois les étapes (a) à (c) de ce procédé, avec n>_1. Le dispositif conforme à l'invention comporte un piston déplaçable à l'intérieur du cylindre 13 pour faire varier le volume de l'enceinte. L'homme du métier comprendra cependant que tout autre moyen pour faire 25 varier ce volume peut être envisagé. II faut enfin noter que le dispositif peut être utilisé pour effectuer une autre mesure que celle de l'activité d'un liquide dans un milieu complexe. Ainsi, le dispositif peut être utilisé pour mesurer la pression partielle de vapeur d'un liquide pur. 30 The method according to the invention does not implement regulation of the humidity of the air in the enclosure, nor even measurement of this relative humidity, but is based on the measurement of the equilibrium partial pressure Pveq for the water content w considered, the activity of the liquid a, being in turn deduced via the relation R2. As a result, it is possible to determine the activity of liquids other than water. Indeed, the equilibrium partial pressure of other liquids in the chamber can be measured with the device according to the invention. One possible application is that of soil pollution, for example by volatile organic compounds (VOCs). More generally, the device according to the invention can measure the activity of a liquid not only in porous media, but also in media such as powders, pastes or gels. In the case where the complex medium is a saturated medium, the initial volume vo is limited to the single volume of the chamber and can be known by performing a measurement by means provided for this purpose (not shown). Therefore, the equation RI has only two unknowns that are the partial pressure of liquid vapor equilibrium pveq and the number of mole na perfect gas does not dissolve, contained in the enclosure. Since the initial volume of the vo void is known, step (d) of the method then consists in repeating the steps (a) to (c) of this process n times with n> _1. The device according to the invention comprises a piston movable inside the cylinder 13 to vary the volume of the enclosure. Those skilled in the art will understand, however, that any other means for varying this volume may be considered. Finally, it should be noted that the device can be used to perform a measurement other than that of the activity of a liquid in a complex medium. Thus, the device can be used to measure the vapor partial pressure of a pure liquid. 30
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